Управление состоянием нарушенного угольного массива при помощи органоминеральной смолы Вилкит-Е. Интенсификация процессов подземной угледобычи на основе применения технологии выборочной отработки участков угольных пластов

ВВЕДЕНИЕ

Интенсификация  процессов  подземной  угледобычи  на  основе  применения  технологии  выборочной  отработки  участков  угольных  пластов,  благоприятных  для  выемки  угля  высокопроизводительными  длинными  комплексно-механизированными  забоями  (КМЗ),привела  к  необходимости  повышения  темпов  проходки  подготовительных  горных  выработок  сечением  более  18м ²  и   обеспечения  их  устойчивости  при  длине  выемочных  полей  более  2 км   в сроке  эксплуатации  1,5-2 года.  За  этот  период  в  углепородном   массиве развиваются  процессы  деформирования,  которые  приводят  к снижению  прочности  угля  и  вмещающих  пород,  увеличению  деформаций  элементов  крепи  подготовительных  выработок  и  их  разрушению.

В данной работе предлагается использование органоминеральных смол и полимерных составов широкого применения на угледобывающих предприятиях Кузбасса для предупреждения обрушения, вывалов угля и породы в подготовительных и очистных забоях; повышения устойчивости пород и угля на сопряжениях забоев с подготовительными выработками, в кровле и бортах действующих и проводимых подготовительных выработок; предотвращения отжима угля из забоя, а так же для заполнения пустот и возведения перемычек, систем гидроизоляции и герметизации

При решении вопроса о применении органоминеральных смол и полимерных составов для упрочнения нарушенных участков угольного массива очень трудно предварительно определить экономический и технологический эффект от их использования.  Однако, учитывая опыт и применение органоминеральных смол и полимерных составов на угольных предприятиях Кузбасса, где имеются положительные результаты их использования, следует вывод, что применение технологий упрочнения горных пород является одним из наиболее эффективных  способов повышения устойчивости горных выработок шахт Кузбасса.

Соответственно,  целью  данной  работы  является использование  органоминеральных солей для упрочнения нарушенных участков угольного массива и повышения устойчивости выработок в условиях шахты ОАО «Полосухинская».

1.4     Управление состоянием нарушенного угольного массива при помощи  органоминеральной смолы Вилкит-Е

Рассмотрим опыт отработки верхнего слоя пласта IV-V на шахте имени В.И. Ленина двумя выемочными участками 0-5-1-7 и 0-5-1-9. Выемочные участки находились в одинаковых горно-геологических условиях. В первом случае переход геологического нарушения (выемочный участок 0-5-1-7) производился без применения способов упрочнения нарушенного угольного массива, во втором случае в очистном забое 0-5-1-9 применялось упрочнение нарушенной зоны угольного пласта органоминеральной смолой Вилкит-Е.

Таблица.1.1 - Технические данные реакционной смеси Вилкит-Е

Полная мощность пласта IV-I изменяется в пределах 9,2-10,4 м. Средняя вынимаемая мощность верхнего слоя пласта составляет  4,5 м. Угол залегания пласта достигает 11-13⁰. Отработка выемочных участков 0-5-1-7 и 0-5-1-9 проводилась длинными столбами  по простиранию с применением отечественного механизированного комплекса 2КМ142 с очистным комбайном KGS445 производства Польши. Глубина ведения горных работ составляла 220-230 м.

Подготовка выемочных участков 0-5-1-7 и 0-5-1-9 длиной по падению 140 и 160 м. соответственно производилась конвейерным и вентиляционным штреками с оставлением не извлекаемых меж лавных целиков угля шириной 30-35 м.  

В контуре отрабатываемых выемочных участков было выявлено геологическое нарушение типа «надвиг» с амплитудой вертикального смещения Н=0,4-3,0 м. для выемочного участка 0-5-1-7 и Н=1,8-2,5 м. для выемочного участка 0-5-1-9. Уголь в зоне геологического нарушения трещиноватый, неустойчивый, склонный к обрушению. Допустимая площадь обнажения в зоне геологического нарушения –до 5 м² в течении 15 минут.

Непосредственная кровля пласта IV-V представлена слоями конгломератов мощностью 0,3-0,5 м. и алевролитов мощностью 1-1,5 м. Коэффициент крепости слоев составляет соответственно 5-6 и 3-4. В зоне геологического нарушения, согласно прогнозу, возможно отслоение непосредственной кровли с образованием куполов высотой до 1-2 м. основная кровля пласта –труднообрушаемая, представлена крепкими устойчивыми  песчаниками мощностью до 15 м. с коэффициентом крепости f=6-8. В зоне нарушения ожидался капеж с кровли пласта и выделение воды по смесителю.

Зона геологического нарушения в выемочном столбе 0-5-1-7 ожидалась на протяжении 15-20 м. по падению лавы и 140-150 м. по простиранию пласта, перемещаясь от конвейерного штрека к вентиляционному с постепенным уменьшением амплитуды смещения от 3,0 до 0,4 м.

В выемочном столбе 0-5-1-9 зона геологического нарушения ожидалась на протяжении 20-25 м. по падению лавы и 80-85 м. по простиранию пласта, также перемещаясь от конвейерного штрека к вентиляционному с постепенным увеличением амплитуды смещения от 1,8 до 2,5 м.

При подходе лавой 0-5-1-7 к геологическому нарушению в июне 2000 г был произведен поворот комплекса с опережением нижней части на 10-15 м по отношению к верхней для сокращения зоны перехода нарушения лавой. Управление работой механизированного комплекса производилось согласно разработанным мероприятиям.

Несмотря на применение специальных мероприятий по технологии выемки